- Elettronica
- Introduzione
Syllabus del corso
Obiettivi
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Criteri di progettazione
basati sull’uso di amplificatori reazionati (stabilità e rumore). Introduzione
all’uso dei transistori nei circuiti a basso rumore. Criteri di filtraggio per
l’ottimizzazione del rapporto segnale su rumore. Applicazioni alla lettura di
segnali da rivelatori di particelle.
IMPORTANTE: per i dettagli riguardanti orari e modalità delle lezioni entra nella pagina del corso cliccando sul rettangolo a destra.
Contenuti sintetici
Fornire gli strumenti base
per potere realizzare progetti di amplificatori, anche a basso rumore, basati
sull’impiego di Amplificatori Operazionali. Introduzione alla metodologia d’uso
dei transistor nelle applicazioni a basso rumore. Il corso è indicato allo
studente di fisica interessato ad un qualsiasi indirizzo sperimentale.
Programma esteso
Il concetto di amplificatore, l’amplificatore operazionale. Il concetto di reazione negli amplificatori. Come valutare tutti i parametri che caratterizzano un amplificatore reazionato. L’analisi nel dominio delle frequenze dei segnali analogici mediante trasformate di Fourier e Laplace. La stabilità di una rete reazionata ed i criteri di compensazione. Il concetto di rumore e la soluzione di reti lineari in presenza di rumore. Il concetto del rapporto segnale su rumore. Il preamplificatore di carica e la formatura di un segnale proveniente da un rivelatore nucleare di particelle.
Accenni alla fisica dei semiconduttori come introduzione ai transistori bipolari, JFET e MOS. Il rumore nei transistori e la loro modellizzazione matematica. Realizzazione di circuiti a transistori a basso rumore. Il preamplificatore di carica in varie topologie circuitali. Vengono fornite le nozioni di base necessarie alla progettazione di Amplificatori Operazionali: stadio di ingresso, stadio di amplificatore intermedio, stadio di uscita e le più classiche protezioni elettriche.
Analisi del comportamento di dispositivi elettronici a temperature estremamente basse, criogeniche, ed in ambienti altamente radioattivi in relazione agli esperimenti sullo studio della massa del neutrino e della materia oscura e nel contesto della fisica con acceleratori.
Altre informazioni reperibili a:
Prerequisiti
Principali Nozioni di
Fisica di base classica: Elettricità e Magnetismo.
Modalità didattica
Modalità standard:
Lezioni frontali, esercitazioni, esempi di simulazione circuitale con MATLAB Symbolic, MATLAB Simscape-Electronics e PSPICE, 6 cfu, 42 ore. Le lezioni sono anche fruibili su questa piattaforma web, previa iscrizione al corso.
Modalità "Covid":
Lezioni Fruibili solo mediante piattaforma web, previa iscrizione. Chat periodiche e possibilità di inoltrare domande telematicamente.
Materiale didattico
Dispense del corso sulla
pagina web (http://pessina.mib.infn.it).
Testi di riferimento indicati nelle dispense ed anche alla pagina web del corso, http://pessina.mib.infn.it
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Modalità standard:
Esame scritto (esempi sono alla pagina web indicata sopra) seguito da colloquio.
Modalità "Covid":
Solo remoto con chat su piattaforma google meet e lavagna virtuale google jamboard, a meno di cambiamenti delle piattaforme adottate.
Orario di ricevimento
Sempre, previo appuntamento: pessina@mib.infn.it
Aims
Design criteria with feedback amplifiers with (stability and noise). Introduction to the use of transistors in low noise circuits. Filtering criteria for the optimization of the signal to noise ratio. Applications to the readout of signals from particle detectors.
Contents
The student is given the basic instruments to be able to design analog amplifiers, also for low noise applications. An introduction is given to the transistors operation in low noise circuits. Filtering for optimization of signal to noise ratio. The lecturers are for students in physic that are particularly interested in the experimental field.
Detailed program
The concept of amplifier, the Operational amplifier. The concept of feedback of an amplifier. The mathematical approach t to the determination of all the aspects that concern a fed backed amplifier. The frequency domain analysis of the signals with Fourier and Laplace Transforms. The stability of a feed backed network and the compensation criteria. The noise in the electronic systems and the analysis of the noise in linear networks. The concept of the signal t to noise ratio. The charge sensitive preamplifier and the shaping of the signals coming from a nuclear detector of particles.
A short introduction to the physic of semiconductors applied to Bipolar, JFET and MOS transistors. The mathematical modelling and the noise sources in transistors. Transistors in low noise circuits. Circuit solutions for charge sensitive preamplifiers. A study is given on the basic blocks of Operational Amplifiers: input stage, intermediate stage, output stage and the more common electrical protections.
Investigation of the behaviour of electronics devices at extremely low temperatures, cryogenic temperatures, and in radioactive environments in the contest of experiments about neutrino physics and dark matter and the physics with accelerators.
More details at:
Prerequisites
Notions on classical
Physics: Electricity and Magnetism
Teaching form
Standard mode:
Lecturers, Exercises, simulation examples with MATLAB Symbolic,
MATLAB Simscape-Electronics and PSPICE, 6 cfu, 42 h. Lessons are available on this web resource, only after registering.
"Covid" mode:
Lessons are only available on this web resource and after registration. Regular chats are foreseen and the student can send comments and questions via the web at any time.
Textbook and teaching resource
Slides available on the web
page (http://pessina.mib.infn.it).
Textbooks addressed in the slides and at the web page http://pessina.mib.infn.it
Semester
First Semester
Assessment method
Standard mode:
Written and oral exam.
"Covid" mode:
Only remote with chat on google meet platform and google jamboard virtual board, unless the platforms adopted changes.
Office hours
Anytime, upon notice: pessina@mib.infn.it
Scheda del corso
Staff
-
Gianluigi Ezio Pessina